Publicly Offered Research
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
本研究は、終始コドンを超えて3’ UTRまで翻訳が継続するストップコドンリードスルーの解明を目指す。この現象は、これまで翻訳のエラーであると考えられてきたが、終止コドン後のアミノ酸配列の進化的保存性などから、機能的生命現象であることが強く示唆される。本研究ではショウジョウバエのゲノム工学を活用し、内在性終止コドンの改変等を通して、リードスルーの制御および機能を個体レベルで検証する。さらに、シス領域探索とRNAiスクリーニングを行い、リードスルーを引き起こす分子メカニズムの解明を目指す。これにより、リードスルー現象の生理的意義とメカニズムを立証し、タンパク質世界の新たな一面を明らかにする。
本研究は、終止コドンを超えて3’UTRまで翻訳が継続する「ストップコドンリードスルー」に着目した。申請者はショウジョウバエ神経細胞でタンパク質翻訳をゲノムワイドにプロファイルすることで、リードスルーが生じている遺伝子を166個同定した。これらのリードスルータンパク質について、領域内共同研究により、AIを用いた構造予測を行ったところ、その大部分において非ドメイン構造をとることが判明した。さらに、トランスジェニックレポーターを作成し、終止コドンで翻訳終結したタンパク質とリードスルーしたタンパク質を異なる蛍光波長で標識した。その結果、複数のタンパク質についてリードスルーによって細胞内局在が変化することが判明した。特に、核内のタンパク質がリードスルーによって核外に移行したり、リードスルーによって液-液層分離のような顆粒状構造を形成するようになるなど、興味深いタンパク質の挙動の変化が観察された。これは、リードスルーによって局在化ペプチドが付加されたり、逆に内在性のそういったペプチドを阻害するような効果があったことを示唆する。さらに、また、終止コドン付近でゲノム編集を行うことでリードスルー変異体を作成し、その動物行動における機能解析を行った。その結果、あるタンパク質について、リードスルーが正常な記憶学習行動に必須の役割を果たしていることが判明した。以上本研究は、神経細胞におけるリードスルーの全貌と、その生体内での分子機能の解明を行った。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 4 results, Open Access: 4 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results, Invited: 3 results)
EMBO reports
Volume: 24 Issue: 10
10.15252/embr.202357023
eLife
Volume: -
10.7554/elife.90713.1
Scientific Reports
Volume: 11 Issue: 1 Pages: 3432-3440
10.1038/s41598-021-82813-0
Current Biology
Volume: 31 Issue: 6 Pages: 1294-1302
10.1016/j.cub.2020.12.032
